LICHTDOORLATENDE ZONNECEL LEVERT ESTHETISCHE ENERGIE

Vanwege de gebrekkige gebruiksmogelijkheden hadden architecten tot nu toe maar beperkte belangstelling voor de toepassing van zonnepanelen in hun ontwerpen. Een nieuwe zonnecel uit Duitsland kan daar verandering in brengen. Microscopisch kleine gaatjes laten een deel van het licht door. Energieopwekking, transparantie en schaduwwerking kunnen voortaan samengaan.

Veel architecten wensen enerzijds dat het felle zonlicht wordt tegengehouden, maar zouden wel graag een deel ervan in gedempte vorm willen behouden. Zulk soort lichtdoorlatendheid was tot nog toe alleen mogelijk in zonnecellen van amorf silicium, die duidelijk minder energie opwekken dan zonnecellen met kristallijn silicium. Als alternatief bedachten architecten om de zonnecellen te spreiden en daartussen glas of ander lichtdoorlatend materiaal te verwerken. De ruimteverlichting die daardoor ontstaat, is echter verre van esthetisch.

Peter Fath en Gerhard Willeke van de universiteit in Konstanz ontwierpen een zogeheten POWER-zonnecel (Polycrystalline Wafer Engineering Result), een zonnecel met gaatjes die het blote oog niet te zien zijn. Hiermee wisten ze lichtdoorlatendheid wisten te combineren met een relatief goede energieprestatie. Het licht spreidt zich regelmatig, er ontstaan geen scherpe schaduwen. Vorig jaar nam de firma Sunways AG deze zonnecel in productie.

Het Duitse ontwerp gaat uit van een kristallijne siliciumschijf van tien centimeter doorsnede met een normale dikte (330 micrometer). Een sneldraaiende wals met een diamantlaag slijpt in een paar seconden aan de voor- en achterkant haaks op elkaar staande kanaaltjes. Daar waar ze elkaar kruisen, ontstaan de gaatjes.

De grootte van de gaatjes kan gevarieerd worden, afhankelijk van de freesdiepte. Met een diameter van een tiende millimeter, laat de cel 20% van het licht door. Naar wens kan deze waarde veranderd worden. Mogelijk is 0 tot 30%, standaard is 10%. Per zijde worden er zo'n 4500 kanaaltjes geslepen, resulterend in zo'n 40.000 gaatjes per cel.

Door de gaatjes levert de cel wel wat in op het rendement. Bij in serie gemaakte POWERcellen is het rendement 10%, terwijl normale zonnecellen 13% halen. Dat het rendement toch relatief hoog is, is te danken aan de oppervlaktevergroting door de kanaaltjesstructuur. Het verlies aan materiaal (circa 30% bij 10% transparantie) door de openingen wordt deels teniet gedaan door de kanaaltjesstructuur. Het zonlicht wordt door de microscopisch kleine kanaaltjes `gevangen'; het weerkaatst van de ene wand op de andere. Dit effect is met name sterk als de zonnecellen zodanig geïnstalleerd worden, dat het licht loodrecht invalt.

Een demonstratieobject, het `Solar-Kaffee' in Freiburg, is inmiddels uitgegroeid tot een trekpleister voor geïnteresseerden in zonne-energie. Na de vele positieve reacties wacht de architect van het Solar-Kaffee vol ongeduld op de serieproductie van Sunways. Binnenkort zullen de esthetisch verantwoorde zonnepanelen van de band rollen.